ИСТИНА

Проект ориентирован на разработку теоретически обоснованных и экспериментально проверенных :моделей нелинейного вязкоупругого поведения упрочненных наночастицами полимерных композитов в широком диапазоне значений температуры и при сложных программах нагружения, включающих предварительное активное деформирование, полную или частичную разгрузку, релаксацию напряжений и повторное деформирование. В исследуемом температурном диапазоне проявляется немонотонное изменение релаксационных характеристик полимерных композитов с наноразмерным наполнителем: аномальное увеличение релаксационного модуля материала с повышением температуры в определенном интервале. Эффект аномального влияния температуры на вязкоупругие свойства композитов рассматриваемого класса зависит от уровня деформации. При сложных режимах деформирования проявляется существенное влияние параметров истории нагружения на релаксационное поведение исследуемых композитов. В зависимости от скорости деформации, наибольшего значения деформации, уровня частичной разгрузки могут наблюдаться различные виды релаксационного поведения материала. При выполнении проекта предполагается всестороннее экспериментальное исследование указанных особенностей вязкоупругого поведения полимерных композитов с упрочняющей нанофазой с последующим анализом и обобщением полученных данных и разработкой математических моделей для теоретического описания установленных закономерностей.

Проведена серия экспериментов по исследованию релаксационных свойств ряда эластомерных композитов. Получены экспериментальные диаграммы напряжение-деформация и кривые релаксации напряжений при растяжении двух модификаций композита на основе гидрированного нитрил-бутадиенового каучука, упрочненного наночастицами технического углерода размерами 10-40 нм. Испытания материалов проведены в широком диапазоне значений температуры от 20 до 1250 С при четырех значениях деформации : 0.1, 0.2, 0.3 и 0.4. Показано, что в указанном температурном диапазоне проявляется немонотонное изменение релаксационного модуля материала при изменении температуры. Для описания влияния температуры на гипервязкоупругие свойства эластомерных нанокомпозитов возможно использовать широко применяющийся в механике полимеров метод температурно-временного сдвига. Экспериментально полученная функция температурно-временного смещения для исследуемых композитов аппроксимирована в виде полинома третьей степени, что позволяет описать немонотонное изменение релаксационного модуля исследуемого материала при повышении температуры и прогнозировать поведение материала в условиях эксплуатации. Проведена серия испытаний на растяжение двух эластомерных композитов при сложных программах нагружения, включающих этапы разгрузки и релаксации напряжений. Показано, что процесс релаксации напряжений при подобных режимах нагружения существенно зависит как от наибольшего значения деформации в истории нагружения, так и от деформации на участке релаксации. Для описания полученных экспериментальных данных использовались предложенные ранее определяющие соотношения, предполагающие разделение полного напряжения в образце на две составляющих – гиперупругую и вязкоупругую. Гиперупругая составляющая определена через высокоэластический потенциал в виде полинома по степеням инвариантов тензора деформаций. Для определения вязкоупругой составляющей предложено новое обобщение соотношений линейной теории вязкоупругости на случай конечных деформаций. Показано, что принятые определяющие соотношения позволяют с достаточной точностью описать основные особенности механического поведения исследуемых материалов.Предложены соотношения, определяющие связь между напряжениями деформациями в микронеоднородных телах с учетом влияния вида напряженного состояния на характеристики их сопротивления деформированию. С использованием предложенных соотношений рассмотрен ряд задач о продольном сдвиге призматического тела с подобными свойствами. Получены аналитические решения задач о распределении напряжений и деформаций в окрестности круговых и эллиптических отверстий в призматических телах в условиях продольного сдвига. Проведено параметрическое исследование полученных решений. Проведено сопоставление предложенного ранее критерия длительной прочности с известным деформационным критерием разрушениия. Сопоставление проведено на основе анализа результатов испытаний исследуемых материалов в условиях одноосного растяжения и сложного напряженного состояния при ступенчатом изменении интенсивности скоростей деформаций в пределах четырех десятичных порядков. Показано, что энергетический критерий разрушения дает возможность более точно прогнозировать время до разрушения полимерных материалов при сложных программах нагружения. Проведено исследование влияния старения под нагрузкой на механические свойства четырех стеклонаполненных композитов на основе полиоксиметилена и смесей полиамидов. С использованием разработанной авторами ранее методики оценки упругих характеристик полимерных покрытий получены экспериментальные оценки модуля упругости и коэффициента Пуассона четырех типов наноструктурированных полимерных покрытий.